mÓdulo 4 residuos sÓlidos

7/29/2019 MDULO 4 RESIDUOS SLIDOS

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INSTITUTO DE CAPACITACIN Y DESARROLLO

TOMO 4

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DIPLOMADO DE

GESTIN Y MANEJO DERESIDUOS SLIDOS

MDULO IVGestin y Manejo de Residuos

Slidos Industriales


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RESIDUOS SLIDOS INDUSTRIALES

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PRESENTACINEl manejo de los residuos slidos industriales representa un de losms complejos problemas dentro del marco de la gestin ambientalde la empresa debido al poderoso impacto que poseen esta clase

de residuos, cualquiera sea su naturaleza.

De esta forma, la adecuada gestin de los mismos requiere enprimer lugar, de la comprensin del proceso industrial en todas susfases y contexto as como de la naturaleza de la actividadproductiva de la misma. De este modo, por ejemplo, muy diferenteshan de ser los residuos industriales de una fbrica de calzado quelos de una fbrica de conservas de pescado o el de una fbrica decemento o de aceites y lubricantes.

Es por este motivo que el presente Mdulo ha sido implementadoen tres captulos, el primero de ellos dedicado a todo lo que significael proceso productivo y los diferentes tipos de residuos que estaactividad genera. En los otros captulos se trabaja con todo lorelacionado al tema especfico de los residuos slidos derivados dela industria y la metodologa ms adecuada para su eliminacin.

ICADE


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TOMO 4

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Objetivos

Explicar el proceso industrial en todassus fases y componentes as como los

diversos tipos de residuos generadosdurante dicho proceso.

Estudiar la eliminacin de los residuosslidos industriales por termo combustincomo uno de los procedimientos msadecuados en residuos de naturalezacompleja y de riesgo.

Analizar otros mtodos utilizados en laeliminacin de residuos slidosindustriales.


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Sumario GeneralPRESENTACIN

OBJETIVOS

SUMARIO

EL PROCESO PRODUCTIVO DESDE EL ENFOQUE INDUSTRIAL1. PROCESOS PRODUCTIVOS2. EL PROCESO Y SUS COMPONENTES

3. EFICIENCIA, EFICACIA, EFECTIVIDAD Y PRODUCTIVIDAD4. RECURSOS Y PRODUCCIN

OPERACIONES Y PROCESOS UNITARIOS1. INTRODUCCIN2. OPERACIONES UNITARIAS

GESTIN INTEGRAL DE LOS RESIDUOS SLIDOS INDUSTRIALES1. ELIMINACIN DE RESIDUOS SLIDOS INDUSTRIALES POR

TERMODESTRUCCIN2. INCINERACIN3. COMBUSTION TOTAL

4. TRATAMIENTO Y CONTROL DE LOS XIDOS DE NITRGENO (NOX).MINIMIZACIN DE RESIDUOS SLIDOS

1. CONCEPTO: ESTRATEGIAS RELACIONADAS2. BENEFICIOS Y BARRERAS DE LA MINIMIZACIN3. METODOLOGAS DE LA MINIMIZACIN DE RESIDUOS. ETAPAS DE

UN PROGRAMA DE MINIMIZACIN4. TCNICAS DE MINIMIZACIN DE RESIDUOS5. MINIMIZACIN EN LA INDUSTRIA DE PROCESOS6. HERRAMIENTAS APLICABLES A LA MINIMIZACIN DE RESIDUOS

EVALUACIN

BIBLIOGRAFA


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Captulo PrimeroEl Proceso Productivo desde el

enfoque Industrial


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1. PROCESOS PRODUCTIVOS

1.1. Introduccin

1.1.1. Proceso productivo.

Es la transformacin de un material que se encuentra en un estado inicialllamado materia prima, a travs de una serie de etapas que, en su conjunto, sedenominan proceso; todo esto, para llevarlo a un estado final denominadoproducto. La clasificacin de los procesos se puede realizar desde diferentespuntos de vista. Uno de ellos es de acuerdo al carcter del producto que seobtiene: puede ser un bien o mercanca, el cual es tangible y materializado(cemento o aceite), o puede ser un servicio, el cual es intangible y se concretaen un resultado de naturaleza fundamentalmente no material (mensajera o

asesora). No se tiene una frontera claramente definida entre ellos, por lo cual,existen muchas posibilidades intermedias. Hay empresas de produccin debienes que tambin suministran servicios (mantenimiento, capacitacin, etc.) yempresas de servicios, que suministran bienes complementarios (materialdidctico, por ejemplo).

En los procesos de produccin de bienes o mercancas se pueden encontrartres categoras: por proyecto, por funcin y por producto. Los procesos porproyecto son de carcter nico o de gran envergadura y el producto se fabrica

Captulo Primero

El Proceso Productivo desde

el enfoque Industrial


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por etapas (un avin, un buque, una represa, etc.). Los procesos por funcin secaracterizan por obtener mltiples artculos en una misma instalacin, tienen

alta flexibilidad, baja automatizacin y maquinaria universal (torno, fresadora,dobladora, etc.). Los procesos por producto se pueden clasificar de acuerdo altipo de sistema que manejen. Existen sistemas de manufactura de piezasdiscretas (discontinuas) en los cuales, cada pieza de material individual esmanejada separadamente y cada una de ellas puede cortarse, arreglarse omanipularse para un posterior ensamble, simple o complejo, para un todo. Otrosistema es el procesamiento de lquidos, gases, slidos, soluciones oemulsiones, los cuales se manejan de una manera global pudiendo llegar aencontrar, en un mismo proceso, varios de los estados anteriores.

Otra clasificacin es por integracin, por desintegracin y por servicios. Laintegracin consiste en tomar ms de un tipo de materia prima y obtener unproducto por unin de ellas (gaseosa, pintura, mermelada); la desintegracintoma una materia prima (petrleo) y obtiene de ella varios productos (gasolina,aceite, etc.). Los servicios implican transformaciones no tangibles desde elpunto de vista material.

A continuacin se presenta una clasificacin segn actividades, en la cual

aparecen las ms representativas de la industria y que cubre, prcticamente, lamayora de los sectores industriales.

Industria papelera Industria maderera

Fabricacin de jabones Fabricacin de detergentes

Fabricacin de plvora Industria del caucho

Fabricacin de productos Fabricacin de plaguicidas

Fotogrficos Industria de la fermentacin

Fabricacin de fibras Fabricacin de plsticos

Carboqumica Destilacin seca del carbn

Petroqumica Industria de la qumica inorgnica


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Industria de la qumica Industria del vidrio

Orgnica Industria del cemento

Metalurgia Fabricacin de harinas

Fabricacin de cermica Fabricacin de azcar

Fabricacin de conservas Destilacin seca de carbn

Fabricacin de cerveza Industria textil

Fabricacin de pilas y bateras Industria de la descontaminacin

Existe adems, una clasificacin internacional por actividades econmicas,conocida como Clasificacin Industrial Internacional Unificada (CIIU). Lossiguientes, son ejemplos de esta clasificacin con el cdigo y la actividadcorrespondiente.

0111 Produccin especializada del caf.

0114 Produccin especializada de caa de azcar.

0115 Produccin especializada de cereales y oleaginosas.

0122 Cra especializada de ganado porcino.

0130 Actividad mixta (agrcola y pecuaria).

0201 Silvicultura y explotacin de la madera.

0501 Pesca y cultivo de peces en criaderos y granjas.

1020 Extraccin y aglomeracin de carbn.

1110 Extraccin de petrleo crudo y de gas.


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1320 Extraccin de metales preciosos.

1421 Extraccin de minerales para la fabricacin de abonos y productosqumicos.

1511 Produccin, transformacin y conservacin de carne y dederivados crnicos.

1512 Transformacin, conservacin de pescado y derivados depescado.

1522 Elaboracin de aceites y grasas de origen vegetal y animal.

1530 Elaboracin de productos lcteos.

1571 Fabricacin y refinacin de azcar.

1591 Destilacin, rectificacin y mezcla de bebidas alcohlicas;produccin de alcohol etlico a partir de sustancias fermentadas.

1594 Elaboracin de bebidas no alcohlicas; produccin de aguasminerales.

1710 Preparacin e hilatura de fibras textiles.

1910 Curtido y preparado de cueros.

2101 Fabricacin de pastas de celulosas; papel y cartn.

2321 Fabricacin de productos de la refinacin del petrleo.

2411 Fabricacin de sustancias qumicas bsicas.

2412 Fabricacin de abonos y compuestos inorgnicos nitrogenados.

2413 Fabricacin de plsticos en formas primarias.

2421 Fabricacin de plaguicidas y otros productos qumicos de uso


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agropecuario.

2422 Fabricacin de pinturas y barnices.

2424 Fabricacin de jabones y detergentes.

2610 Fabricacin de vidrio y de productos de vidrio.

2694 Fabricacin de cemento, cal y yeso.

2710 Industrias bsicas de hierro y de acero.

3710 Reciclaje de desperdicios y desechos metlicos.

3720 Reciclaje de desperdicios y desechos no metlicos.

En la siguiente clasificacin, igualmente de la CIIU, se agrupan las actividadespor categoras econmicas.

Categora A: Agricultura, ganadera, caza y silvicultura.

Categora B: Pesca.

Categora C: Explotacin de minas y canteras.

Categora D: Industrias manufactureras.

Categora E: Suministro de electricidad, gas y agua.

Categora F: Construccin

Categora G: Comercio

Categora H: Hoteles y restaurantes.

Categora I: Transporte, almacenamiento y comunicaciones.


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Categora J: Intermediacin financiera.

Categora K: Actividades inmobiliarias.

Categora L: Administracin pblica y de defensa.

Categora M: Enseanza.

Categora N: Servicios sociales y salud.

Categora O: Actividades de servicios comunitarios y sociales.

Categora P: Hogares privados con servicio domstico.

Categora Q: Organizaciones territoriales.

Los procesos productivos tambin se clasifican de acuerdo a la continuidad ono de los materiales, cuando entran o cuando salen de la planta productiva ode una unidad de proceso. De acuerdo con este criterio, los procesos qumicospueden ser continuos, discontinuos o semicontinuos.

Los procesos continuos son aquellos en los cuales hay un fl ujo continuo demateria tanto en la entrada como en la salida, en el tiempo que dure el proceso.Para efectos de mayor comprensin considere un tanque al que est entrandopermanentemente un fluido (agua, por ejemplo) pero tambin est saliendo, sinque necesariamente sean iguales las cantidades de entrada y salida. Losprocesos discontinuos o por lotes son aquellos en los cuales no entra ni salemateria, en el tiempo transcurrido entre la carga de materias primas y la salidadel producto; considere un tanque que se carga con agua y azcar para

someterlo al proceso de agitacin: el proceso es discontinuo mientras se estagitando, siempre y cuando no entre agua ni azcar, ni salga solucinazucarada. Un proceso semicontinuo es aquel en el cual las entradas demateria son nulas o de una manera intermitente y las salidas son continuas; olas entradas de materia son continuas y las salidas nulas o de maneraintermitente.

Los procesos discontinuos pueden combinarse para formar uno continuo. Estose puede lograr manejando varios lotes (tres, por ejemplo) de tal manera que,

cuando uno est listo se empieza a desocupar y cuando ste se est agotando,


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se empieza a desocupar el segundo lote dando continuidad a la obtencin delproducto, entendiendo por producto lo que sale de cada lote. Cuando el

segundo lote se est agotando, se empalma con el tercero y cuando el terceroest terminando, el primer lote debe estar listo para empezar de nuevo elproceso.

Los procesos continuos se usan generalmente para produccin considerablede productos y tienen la ventaja de mantener constante la calidad dada suscondiciones de estado estable (no cambia sus condiciones de operacin con eltiempo). Lo contrario se presenta con los procesos discontinuos, aunque esclaro que la automatizacin de los equipos y en general de los procesos, ha

permitido manejar calidad constante de una u otra forma. Son muchos losejemplos que la industria muestra para cada uno de ellos.

1.1.2. Cadena productiva.

Actualmente se est manejando el concepto de cadenas productivas y dentrode ellas se encuentra el concepto de cadena/ producto. Cadena productiva esel conjunto de agentes econmicos que participan directamente en laproduccin, en la transformacin y en el traslado hasta el mercado de

realizacin de un mismo producto. Cadena productiva es la integracin devarios procesos productivos donde el producto del proceso anterior es lamateria prima del siguiente. Ejemplo de cadena productiva es la del algodn,textil, confeccin: desmotadora, hilatura, textiles, confecciones; y con la semilla,que se obtiene en la desmotadora, se pueden integrar otros sistemasproductivos como el de aceites, margarinas, concentrados para animales,repostera, etc.

La importancia de esta organizacin de procesos en cadena radica en que se

debe trabajar en equipo, realizar alianzas, cooperar con los proveedores dematerias primas e insumos, es decir, no se debe pensar exclusivamente en unaempresa sino en todas de una manera integral ya que si una empresa dentrode la cadena tiene problemas, los tienen las dems que participan en la cadenaproductiva. As mismo, los residuos de una industria pueden ser aprovechadospor otra industria y as crear una verdadera cadena para permitir que, lo queera considerado un residuo o problema, se convierta en una oportunidad parainvestigar.


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1.1.3. Diagrama de proceso.

Un proceso productivo se puede representar mediante un diagrama donde seintegran las operaciones unitarias y los procesos unitarios, a la vez que sepueden colocar las condiciones con las cuales opera cada uno de los equipos:presin, temperatura, pH, concentracin, etc. Tambin se puede indicar lacantidad de materia que entra y sale de cada equipo; esta informacin es devital importancia para el desarrollo del balance de materia del proceso.

El diagrama de un proceso se puede enfocar desde varios puntos de vista:unos analizados de una manera muy general y, otros, que entran ms en

detalle. Algunos de ellos son:

MEDIO AMBIENTE

En el diagrama se puede observar la forma de produccin que no tiene encuenta el medio ambiente ni los conceptos de productividad: se extraen lasmaterias primas (MP) del medio ambiente y se usan en los sistemasproductivos dando un valor agregado, para luego descargar al medio ambientelos residuos de la produccin (RP) y los residuos del consumo (RC).

Otra clase de diagrama es el de proceso especfico:


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Esta clase de diagrama no tiene en cuenta conceptos importantes comoproductividad y produccin limpia, ya que los materiales que salen puedencausar un impacto negativo en el medio ambiente. Adems, cantidadesapreciables de recursos que fueron invertidos en materias primas e insumosestn siendo desaprovechados y arrojados como desechos, al medio ambiente.

Los anteriores diagramas pueden considerarse desde otro punto de vista, as

como se muestra en la Figura 1.3. Los elementos que aparecen dentro delvalo punteado son parte del sistema econmico, los cuales se encuentraninmersos dentro del ambiente natural. La economa diferencia claramente dossectores: los productores y los consumidores. La categora productores incluyea todas las empresas que toman materias primas e insumos y los convierten,dndoles un valor agregado, en productos tiles y en servicios. Todos losbienes y servicios producidos son derivados de materiales y de la aplicacin delos insumos energticos empleados en la produccin. Los bienes y serviciosproducidos fluyen luego hacia los consumidores. En la Figura 1.3 se observa

que se puede reciclar o reutilizar material hacia los sistemas productivos y deconsumo, minimizando la cantidad de material que se arroja al medio ambiente.Por un simple balance de materia sencillo, se observa que disminuye lacantidad de recursos extrados del medio ambiente para una determinadacantidad de produccin.


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Figura 1.3. Diagrama general de la produccin y el consumo con reciclaje.

Un balance general al sistema muestra que lo que entra es igual a lo que sale(principio fundamental de todo balance de materia y energa):

MP = RnP + RnC (1.1)

Si se realiza un balance de materia considerando solamente el sistema deproduccin, se obtiene la siguiente ecuacin:

MP + ReP + ReC = B + RbP (1.2)

Despejando las materias primas (MP) se tiene que:

MP = B + RbP (ReP + ReC) (1.3)

La ecuacin anterior indica que la cantidad de materias primas es igual a laproduccin de bienes B, ms los residuos de la produccin RbP, menos lascantidades que se reciclan por parte de los productores ReP y de losconsumidores ReC. Uno de los principales objetivos es disminuir el impactocausado al medio ambiente. Esto se logra al disminuir la cantidad de materiasprimas consumidas en los procesos productivos y, por consiguiente, al

disminuir la cantidad de materiales extrados del medio ambiente. Hay


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esencialmente tres formas de lograr esta reduccin: aumentando el recicladode la produccin (ReP), aumentando el reciclado del consumo (ReC), o bien

disminuyendo la produccin de bienes (B) y/o residuos de la produccin (RbP).

El otro diagrama, bajo los mismos principios mencionados, es el siguiente:Energa recuperada

Figura 1.4. Diagrama del proceso productivo con reciclaje y con recuperacin de energa

Los residuos generados en un proceso pueden provenir de las operacionesunitarias o procesos unitarios, o de actividades inherentes al procesoproductivo (embalaje de materia prima o insumos, papelera de oficina,mantenimiento de maquinaria o equipo, etc.). Estos residuos puedenconvertirse en un problema para la industria desde el punto de vista de

disposicin de ellos y ms, si son contaminantes, ya que pueden causarimpactos ambientales por los cuales la empresa tiene que responder.

La idea no es buscar la forma de disponer de ellos de una manera adecuada odarles un valor; la idea es no generarlos, como lo dice el interesante conceptode Produccin Ms Limpia (PML), ya que de lo contrario, se tendra que pensaren soluciones al final del tubo. Estas son acciones correctivas, como plantas detratamiento de aguas residuales, sistema depurador de gases o sistema detratamiento de residuos slidos; esto implica, naturalmente, ms consumo de


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recursos.

En trminos generales se puede decir que los materiales que salen de unproceso pueden ser lquidos, gaseosos o slidos como sustancias puras o bajola forma de soluciones o mezclas. Desde el punto de vista de la contaminacinambiental, las descargas de lquidos son vertimientos, la de slidos sonresiduos y la de gases son emisiones. La energa que sale de un procesopuede ir con cualquiera de las tres formas en que sale el material: aguacaliente, gases calientes (aire), gases combustibles (CO, H2S, CH4), o slidoscombustibles (aserrn, viruta de madera o cascarilla de arroz), por ejemplo.

2. EL PROCESO Y SUS COMPONENTES

Operacin Unitaria.

Etapa que compone un gran nmero de procesos en la cual se realizancambios o transformaciones fsicas. Es independiente del proceso en particulardonde se realiza y se cumple, siempre, bajo el mismo principio, en todos losprocesos. La destilacin que se realiza en la separacin de los componentesde un petrleo tiene el mismo principio de la destilacin que se realiza para

obtener alcohol de la fermentacin del jugo de caa. Son ejemplo de operacinunitaria: filtracin, sedimentacin, secado, centrifugacin, destilacin, tamizado,lixiviacin, etc.

Proceso Unitario.

Etapa que compone los procesos de produccin en la cual se realizan cambiosqumicos o bioqumicos. Es independiente del proceso donde se realice y secumple bajo el mismo principio en todos los procesos; el tratamiento biolgico

de aguas residuales en condiciones anaerobias est relacionado con lafermentacin de la lactosa para producir yogur. Son ejemplo de procesounitario: cloracin, combustin, fermentacin, hidrogenacin, etc.

Estas definiciones tienen un carcter relativo en algunas ocasiones y serecomienda, tener mucho cuidado en el momento de su aplicacin. Unaoperacin considerada unitaria puede tener el carcter de las dos; una mezclade dos sustancias se puede considerar operacin unitaria vista como unaactividad puramente mecnica, pero puede convertirse en proceso unitario, si

se realiza la mezcla con adicin simultnea de calor, con lo cual puede haber


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cambio qumico de uno de los dos componentes.

Diferenciar especficamente si se trata de un proceso unitario o de unaoperacin unitaria no debe ser lo determinante. Lo realmente importante estener la visin y claridad para saber cul es el objetivo con el que fue diseadola operacin unitaria o el proceso unitario dentro del proceso productivo.

El diagrama general de un proceso se puede representar como muestra lasiguiente figura, sin que esto implique, que todos los procesos tienen todas lasetapas indicadas. Algunos, por ejemplo, pueden manejar la filosofa del justo atiempo y para ellos el almacenaje no es significativo. Para otros, la adecuacin

de materiales o la purificacin de productos son etapas que pueden no existir.Merece especial atencin el hecho de que las emisiones, los residuos sonmateriales que pueden contener energa y, como tal, son dignos de ser tenidosen cuenta ya sea como fuente de recursos o como futuros problemas.

Proceso.

Es una serie de etapas llamadas operaciones unitarias y procesos unitarios enuna secuencia lgica, donde materias primas de buena calidad y que han sido

obtenidas sin hacer dao al ambiente, se transforman de una manera segura,econmicamente rentable y ambientalmente amigable, en productos de buenacalidad que satisfacen las expectativas del cliente y que durante su uso yposterior a l, no causan un impacto negativo en el medio ambiente.

En trminos estrictos, en un proceso no deberan existir residuos, y si los hay,stos deben poder integrarse al mismo proceso productivo o a otro; este otropuede ser la misma naturaleza (siempre y cuando sean compatibles). El nuevoconcepto de proceso implica minimizar al mximo el flujo de materiales y

energa que sale de las etapas de adecuacin, obtencin o extraccin ypurificacin de productos, tomados como residuos.


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Figura 1.5. Estructura general de un proceso productivo.

Estos flujos pueden convertirse en un problema desde el punto de vista dedisposicin de residuos, o ser econmicamente un gasto de recursos, cuandola verdad es que pueden generar recursos ya que, fcilmente, estn formadospor materiales que se pueden involucrar nuevamente en el mismo procesoproductivo o en otro. Adems, puede ser energa recuperable a un costo ms

bajo que el de los combustibles fsiles que se compran y se usan en la


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empresa (gas natural, petrleo o carbn).

El diagrama general de un proceso est conformado bsicamente por laestructura que se muestra en la Figura 1.5. En ella, se puede evidenciar que unproceso productivo es el permanente flujo de materia a travs de la lnea deproduccin, bien sea en las materias primas, los insumos, los productos, lossubproductos o los residuos. De igual manera, es el consumo energtico de lamaquinaria requerida para efectuar la operacin y/o proceso unitario o para eltransporte de los materiales de un equipo a otro. Un estudiante pregunt enclase si con esta definicin, los procesos productivos existan; realmente no,pero la idea es llegar a ellos, tal y como estn definidos, como una visin o

como un objetivo que posiblemente nunca se alcance, pero que se debe tratarde lograr, por nuestro propio bien.

Las etapas del proceso estn formadas por operaciones unitarias y/o procesosunitarios: la obtencin del producto implica un proceso unitario, mientras que laextraccin es realizada, generalmente, por una operacin unitaria. La obtencindel kumis mediante principio enzimtico y la obtencin del aceite de la semillade girasol por lixiviacin con solvente, son ejemplos claros que permitendiferenciar obtencin y extraccin. Sin embargo, se puede presentar el caso de

una obtencin de producto a nivel industrial que sea una secuencia de procesounitario con operacin unitaria; por fermentacin de melaza se obtiene elalcohol, pero se requiere de la destilacin para purificarlo.

Generalmente, las etapas que componen la adecuacin de las materias primasy la purificacin del producto son las que ms residuos producen en la mayorade los procesos productivos. Esto, es ocasionado por la dificultad que implicaobtener materias primas o productos con alta pureza, ocasionando la inevitableadecuacin y purificacin. Por lo tanto, se debe centrar la atencin delencargado del proceso en tomar las operaciones y/o los procesos queconforman estas etapas, como serias candidatas para aplicar el concepto deProduccin Ms Limpia (PML). Sin embargo, no se puede olvidar que las otrasetapas, muchas veces, tambin producen residuos de una manera significativa.

Metabolismo industrial.

Como se explic anteriormente, las etapas que componen el proceso


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productivo, estn formadas por operaciones y/o procesos unitarios.

No obstante lo anterior, otra forma de ver el proceso productivo es desde elpunto de vista del metabolismo industrial. Sin embargo, es importante que ellector responda los siguientes interrogantes: Sabe qu significa metabolismo?Sabe cules son las etapas que conforman el metabolismo? Sabe quproceso industrial utiliza el metabolismo de ciertos microorganismos, paraobtener productos importantes a nivel alimenticio o mdico? Sabe qumicroorganismos son usados a nivel industrial y qu productos se obtienen?

Un individuo se caracteriza por su metabolismo. El metabolismo de un individuo

es un intercambio complejo de materiales entre dicho individuo y el medioexterior (entorno). Comprende las siguientes fases: consumo, asimilacin,desasimilacin y expulsin. Se puede afirmar que las sustancias que salen delindividuo en la desasimilacin y expulsin son utilizadas en el metabolismo deotro ser vivo: el dixido de carbono producido en la respiracin del hombre esusado en la fotosntesis de las plantas, el alcohol etlico producido por laslevaduras es usado por bacterias para producir cido actico, los compuestosorgnicos sencillos producidos por hidrlisis en el tratamiento de aguasresiduales son asimilados por las bacterias generadoras de cidos y los cidos

son usados como alimento por otra generacin de bacterias que producenmetano y dixido de carbono.

En trminos generales, el metabolismo industrial es un proceso a travs delcual, el hombre transforma materiales y energa en productos (bienes yservicios), que le son necesarios para su vida, su desarrollo y, obviamente,para su bienestar. Se puede establecer un paralelo entre el metabolismoindustrial del hombre y los procesos que ocurren en la naturaleza, comometabolismo biolgico. En el metabolismo biolgico se realiza la fotosntesisdonde se usa el dixido de carbono (CO2), el agua, los minerales y la energadel sol para la produccin de macromolculas altamente energticas, con laproduccin de oxgeno como un residuo.


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Figura 1.6. Estructura general del metabolismo industrial

Estas molculas altamente energticas como los carbohidratos, por ejemplo,son usadas por seres aerobios, mediante el proceso de respiracin para liberardicha energa y producir su propia biomasa, tomando el oxgeno (O2) quehaba sido liberado en el proceso de fotosntesis. Se puede, entonces, afirmarque en el metabolismo biolgico los residuos y productos de una actividad sonla materia prima de otra actividad, sin que existan residuos o desperdicioscomo tal.


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El proceso industrial humano o metabolismo industrial depende de unosprocesos para transformar unas reservas heredadas, en materiales industriales

(a similitud de la biomasa), usando unas molculas ricas en energa(combustibles fsiles). El sistema industrial produce tambin residuos,especialmente dixido de carbono en cantidades considerables. Es importantemencionar que existen unos procesos industriales que son ms depredadoresque otros en cuanto al consumo de recursos, otros que generan ms residuos yotros, en trminos generales, que son menos eficientes. Un anlisis del sistemaproductivo de alcohol carburante, por ejemplo, muestra cmo el mayorporcentaje de los materiales que se usan como materia prima o como insumo,son luego arrojados al medio. Sin embargo, desde el punto de vista ambiental,

no se puede afirmar que un proceso por integracin puede generar ms omenos residuos que un proceso por desintegracin qu diferencia existe entreun proceso por integracin y uno por desintegracin?

En el metabolismo biolgico existe una etapa llamada anabolismo o formacinde biomasa y una llamada catabolismo o desasimilacin de algunos materiales.En el sistema industrial existen etapas equivalentes. As, en el caso de losfenmenos biolgicos, la energa es transportada por molculas especializadascomo el Difosfato y el Trifosfato de Adenosina (ADP y ATP), mientras que en el

sistema industrial, la energa es transportada por el vapor, la electricidad o losproductos qumicos intermedios. Por otra parte, el proceso de sntesis en lossistemas biolgicos permite obtener macromolculas de elementos qumicossencillos y en el proceso de sntesis industrial, sucede algo similar (fbricas).

A pesar de existir notables similitudes, tambin existen profundas diferenciasen cuanto a su funcionamiento. Los sistemas biolgicos cuentan con procesosde digestin de los animales que descomponen las macromolculas en susdiferentes elementos, para una reutilizacin ms eficaz de los mismos; es decir,existe toda una serie de organismos especializados en la descomposicin. Encambio, en los sistemas industriales actuales, esta funcin est atrofiada osubdesarrollada; los sistemas industriales, a diferencia de los sistemasbiolgicos, no han logrado crear un ciclo cerrado, basado nicamente enfuentes de energa renovable, procedente, en ltimas, del sol.

El sistema de metabolismo industrial actual del hombre aparece, desde elpunto de vista ambiental, como un sistema derrochador y contaminante.Derrochador, porque funciona empleando grandes cantidades de materia yenerga, amenazando los recursos no renovables. Contaminante, porque es

generador de sustancias que crean un desbalance o un desequilibrio en el aire,


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el agua y en general, en la tierra; todo esto ocurre en todas las fases delmetabolismo industrial. Faltara mencionar la contaminacin y los residuos

producidos por los sistemas de transporte, que hacen funcionar dichometabolismo. Es importante por lo tanto, que el hombre trate de imitar elfuncionamiento de los sistemas naturales y que recuerde las leyes de laecologa: todo est relacionado con todo, nada es gratuito en la naturaleza,

todo va a parar a alguna parte y la naturaleza sabe lo que hace.

El diagrama de proceso, tambin conocido como grficos deproceso proveeuna descripcin sistemtica de un proceso o ciclo de trabajo con suficientedetalle como para hacer anlisis orientados a mejorar los mtodos. Cada

diagrama de proceso est diseado para permitir que el analista veaclaramente el procedimiento actual y para que varias personas puedan ver losproblemas conjuntamente, lo que estimula un intercambio o creacin conjuntade ideas. Los diagramas son excelentes instrumentos para la presentacin depropuestas orientadas a encontrar perfeccionamiento de los procesos.

De acuerdo con la norma para diagramas de proceso adoptada por la AmericanSociety of Mechanical Engineers en 1.947, las actividades del diagrama deproceso se conocen con cinco denominaciones, as:

El transporte ( ) es considerado una operacin unitaria dentro del campo dela ingeniera qumica, sin embargo, a nivel de la ingeniera industrial, el

transporte es considerado separado de las operaciones.

Diagrama de bloques.

Una forma didctica de estudiar los procesos es mediante las etapas quecomponen su lnea principal de transformacin (columna vertebral). Eldiagrama de bloques muestra de una manera secuencial las operaciones yprocesos unitarios, mediante cuadros o rectngulos que indican los flujos demateriales que entran y salen por esa lnea principal. Estos diagramas


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contienen el nombre de la operacin o del proceso que se realice, los flujoscuantificados de materia y energa, y en muchas oportunidades, contienen las

condiciones de operacin determinantes como la temperatura, la presin, laconcentracin, el pH, etc. Son una gran herramienta para visualizar y analizarbalances de materia y energa; por consiguiente, sirven para llevar lacontabilidad del proceso y para calcular ndices de productividad y decontaminacin ambiental (por ejemplo: toneladas de producto final obtenido,por cada tonelada de materia prima consumida; tambin puede ser toneladasde contaminante generado, por cada tonelada de producto final obtenido).Adems, es importante recordar que cada operacin o proceso unitario estasociado con un equipo que puede sobreentenderse o especificarse: filtracin

con filtro, tamizado con tamiz, centrifugacin con centrfuga, fermentacin conreactor.

Del mismo modo, el diagrama de bloques permite al ingeniero analizar losproblemas que se estn presentando en el proceso, por la forma integral comopuede mirarse. Se puede analizar la secuencia de efectos que unamodificacin o perturbacin introducida en el sistema, puede ocasionar. Ahorabien, el ingeniero puede clasificar el proceso por temas, ayudndose con eldiagrama de bloques, es decir: en un diagrama de bloques situar la informacin

sobre el balance de materia; en otro diagrama de bloques colocar lainformacin sobre condiciones de operacin; en otro, informacin sobreresiduos, vertimientos y emisiones del proceso, etc. Un ejemplo de diagramade bloques para el balance de materia es el siguiente:


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Figura 1.7. Diagrama de bloques para balance de materia y/o energa

En la Figura 1.7, los nmeros pueden representar toneladas, por ejemplo.Tambin son usados los smbolos de los equipos, para diagramas de proceso;los siguientes, son algunos ejemplos:

Los diagramas o grficos que representan un proceso describen las unidadesconstitutivas del mismo con un detalle, que es determinado por el objetivo quese est buscando: desarrollar mejoras, ver el procedimiento actual, dar unlenguaje comn, expresar cantidades de masa y/o energa, condiciones deoperacin o propuestas de mejora. Igualmente, un diagrama de bloques de unproceso, por ejemplo, puede ser usado para hacerle el seguimiento a una solasustancia (agua), o a un tema especfico (sustancias contaminantes).

En el proceso, los equipos y las lneas de conduccin estn asociados con unanumeracin y un color que permiten identificarlos y ubicarlos rpidamente;adems, permite mejorar el control del equipo desde el punto de vista demantenimiento, identificar la lnea principal de proceso, controlar de unamanera ms eficiente las condiciones de operacin del proceso y por lo tanto,la seguridad y la calidad del proceso y del producto. El cdigo de colores usadoen la industria, en trminos generales, se aplica a muy pocas sustancias, dadala gran cantidad de materiales usados (verde para agua, azul para aire, rojo

para cido). Lo recomendable es aprender el cdigo particular de cadaempresa que, sin embargo, respeta cierta estandarizacin.

Para la numeracin de equipos, el primer paso consiste en dividir en reas elproceso y asignar un cdigo numrico para cada una de estas reas, siguiendola lnea principal de proceso (100, 200, 300, etc.). Se pueden tomar como puntode referencia las reas tpicas que conforman un proceso as:


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Unidad 100 = Anlisis y recibo de materia prima.

Unidad 200 = Almacenamiento de materia prima.

Unidad 300 = Adecuacin de materia prima.

Unidad 400 = Obtencin o extraccin de producto.

Unidad 500 = Purificacin del producto.

Unidad 600 = Almacenamiento del producto.

Unidades adicionales y que no estn en la lnea principal de proceso, puedenser:

Unidad 700 = Tratamiento de aguas industriales

Unidad 800 = Generacin de calor y energa.

Unidad 900 = Tratamiento de aguas residuales.

En lo posible, las aguas residuales deben tratarse para volver a ser usadas enla industria, no obstante el alto costo que esto significa en la actualidad.

Si el tamao de las reas es considerable, estas se pueden subdividir bajo elmismo nmero principal as: Unidad 100 = 110, 120, 130, 140, etc. Luego, seasocia una letra con cada equipo que generalmente es la primera letra delnombre de cada equipo o la primera, asociada con una letra intermedia o

terminal:

Cf = Centrfuga Fl = Filtro Bomba = B Tanque = T Compresor = Co

Si la planta se dividi en reas como por ejemplo la 100 o la 200, entonces seinicia por la unidad 100 siguiendo la lnea principal de proceso. El primertanque de la unidad 100 ser entonces el T-101; el segundo tanque que seencuentre en la unidad 100, siguiendo la lnea de proceso, ser el T-102; si lasreas se subdividieron, entonces el T-111 ser el primer tanque de la unidad


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110.

En la industria los equipos se pueden encontrar en paralelo o en serie; cuandolos equipos se encuentran en paralelo, es lgico pensar que cumplen la mismafuncin y que tienen la misma capacidad. Cuando se encuentran en serie,generalmente cumplen funciones diferentes. Los equipos en paralelo puedentrabajar en forma alternada y son de mucha utilidad cuando se presenta undao en uno de ellos, ya que se tiene la alternativa del reemplazo. Sinembargo, es muy costoso tener la otra alternativa. Si los tanques se encuentranen paralelo, entonces el primer par de tanques en paralelo de la unidad 100,siguiendo la lnea principal de proceso, sern los T-101 A y T-101 B

respectivamente. Para mayor comprensin, en la siguiente figura se muestra elsistema en serie y en paralelo

Como se dijo con anterioridad, la idea es evitar que el proceso productivo semaneje como una caja negra, pero qu es una caja negra en produccin? Entrminos generales, se considera una caja negra aquel proceso en el cual es

muy difcil descubrir exactamente cmo los insumos se transforman enproductos terminados:


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3. EFICIENCIA, EFICACIA, EFECTIVIDAD Y PRODUCTIVIDAD

Es importante recordar que el proceso productivo pertenece a una

organizacin, y como tal, es muy importante conocer los vnculos y la posicinque l tiene dentro de ella. Igualmente, en los sistemas de produccin se usancon mucha frecuencia palabras como eficiencia, eficacia, efectividad yproductividad, pero qu significa cada una de ellas? Muchas veces lasempresas se conforman con elaborar los productos, pero no se realiza unanlisis de cmo se logr la produccin, es decir, cmo se usaron los recursos.La eficiencia es la encargada de relacionar el grado de aprovechamiento de losrecursos en el proceso productivo (cmo se aprovecharon la materia prima ylos insumos).

El producto debe cumplir con las exigencias del cliente en calidad, servicio yprecio, dndole a la empresa el cumplimiento de los objetivos o la eficacia. Esposible ser sola-mente eficientes o solamente eficaces; ser efectivos significaque se logran los objetivos a travs del mejor mtodo y el ms econmico, esdecir, se logra la satisfaccin del cliente con la ptima utilizacin de losrecursos (la efectividad es producto de la eficiencia y la eficacia). La definicindel trmino productividad vara ligeramente segn la actividad de quien la d;pero, en su definicin ms general, es la relacin entre lo producido y loconsumido.

Cuantitativamente la productividad es la razn entre la cantidad producida y lacantidad de recursos empleados en dicha produccin.

Indicadores unitarios.

La productividad generalmente se mide por ndices (ndices de productividad oindicadores unitarios), los cuales pueden calcularse para cada uno de los

productos relacionados con cada uno de los recursos consumidos a travs del


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proceso. La importancia del concepto de productividad en la gestin deproduccin y especficamente en el proceso, justifica analizar un ejemplo, para

una mejor comprensin de su significado. Los siguientes son los resultadospara un determinado periodo de produccin:

Producto terminado (vino)= $5000.000

Mano de obra= $1500.000

Materias primas= $1000.000

Insumos= $200.000

Energa= $300.000

Se pueden calcular los siguientes indicadores unitarios de produccin:

Humana = $5000.000 / $1500.000 = 3,33

Materia prima= $5000.000 / $1000.000 = 5,00

Insumos = $5000.000 / $200.000 = 25,00

Energtica = $5000.000 / $300.000 = 16,66

No se puede olvidar que el proceso est inmerso en un medio y que por lotanto se encuentran elementos que, aunque no forman parte de l, puedenllegar a afectar su desempeo. Es el caso del componente ambiental, desde el

punto de vista de normas para agua, aire y suelo, resaltando, an ms, elconcepto de Produccin Ms Limpia (PML). Hoy en da, el componenteambiental toma mucha fuerza ya que las materias primas e insumos sonsuministradas de una manera directa o indirecta por la naturaleza (recursos) ya su vez, es la fuente receptora de los vertidos, emisiones y residuosgenerados por el proceso.

Debido a la globalizacin de los mercados y teniendo en cuenta la importanciade la dimensin ambiental en la produccin, la empresa debe actuar de unamanera proactiva y no reactiva, si quiere ser competitiva. De acuerdo con esto,


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en la gestin se debe empezar a manejar el concepto de indicadores decontaminacin o de consumo de recursos crticos a nivel local, regional y

mundial (indicadores unitarios ambientales).

Los siguientes son ejemplos de indicadores unitarios ambientales que unaindustria, de acuerdo con su sistema productivo, puede calcular:

Toneladas de CO2 producidos/Tonelada de producto obtenido.

Metros cbicos de agua residual generada/Tonelada de productoobtenido.

Kilogramos de DBO generados/Tonelada de producto obtenido.

Toneladas de residuos slidos generados/Tonelada de productoobtenido.

Kilovatios - hora consumidos/Tonelada de producto obtenido.

Metros cbicos de agua consumida/Tonelada de producto obtenido.

Energa desperdiciada/Tonelada de producto obtenido.

Masa de metales pesados en agua residual/Tonelada de productoobtenido.

Hectreas de bosque sembradas/Tonelada de CO2 producido.

$ (pesos gastados)/Metro cbico de agua residual tratada.

Los indicadores unitarios son usados en gestin de los procesos productivos, lomismo que en su seguimiento; es ms, son de obligatorio clculo en laindustria. Qu puede responder un ingeniero ante el requerimiento de unaproduccin de 500 toneladas de aceite. Seguramente pensar en la cantidadde materia prima que se va a consumir, los insumos, las horas-hombre y lashoras-mquina, por ejemplo. Todos estos datos los obtiene de los indicadoresunitarios tradicionales, sin tener en cuenta los indicadores unitariosambientales, que en muy contados aos, por no decir que ya, sern


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determinantes como factores de competitividad de la industria de bienes yservicios.

Pero por qu se disea y construye un proceso productivo? Todo esto tieneque estar ligado, necesariamente, a la existencia de un consumidor, el cualtiene unas necesidades insatisfechas (demanda por un bien o servicio) de talforma que si se satisface dicha demanda, se tiene una oferta. La carencia deun restaurante o local de venta de alimentos, en las inmediaciones de unafbrica, por ejemplo, genera una necesidad. Si cerca de una universidad no seencuentra una fotocopiadora, es otra demanda ms que se encuentrainsatisfecha. La produccin de betn, ropa, acero, vidrio, papel, azcar, aceite,

vino, pilas, maletines, etc., son el resultado de la existencia de un grupo deconsumidores o compradores que requieren estos productos y por los cuales,estn dispuestos a pagar una determinada cantidad de dinero.

Sectores de la produccin.

Estas oportunidades de satisfacer necesidades estn ligadas al concepto deganancia, es decir, el costo inherente a la produccin debe ser inferior al preciode venta. Para la produccin de un producto, sea un bien o un servicio, se

requiere de una organizacin que es la unin de personas, elementos(equipos), procesos (tal y como se defini con anterioridad) y actividades,integrados todos de una forma que sea rentable. Las organizaciones puedenemplear como materias primas los recursos naturales: a este tipo deorganizacin se le considera como integrante del sector primario de laeconoma. Son ejemplo de ellas, las actividades de extraccin minera,pesquera, de bosques o petrleo. Las organizaciones que utilizan los recursosnaturales que vienen del sector primario y que adems, utilizan maquinaria yequipo para convertirlos en bienes, conforman el sector secundario o industrial(sectores nombrados en pginas anteriores como el textil, el cervecero o el delvidrio), aunque tambin, puede utilizar como materias primas ciertos productoselaborados en el mismo sector secundario. Finalmente, el sector terciario de laeconoma es el relacionado con los servicios, como el transporte, la salud o lamensajera.

Resumiendo, el sector primario realiza la extraccin de los recursos naturales ypuede dar un valor agregado mediante alguna transformacin, siendo stosutilizados posteriormente como materia prima para el sector secundario oindustrial (los bienes elaborados en el sector secundario pueden reingresar al


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mismo sector, como es el caso de las cadenas productivas, donde se pretendedar un valor agregado mayor), mientras que las organizaciones de servicio se

encargan de llevar los productos hasta las personas y las organizaciones quelas van a consumir, teniendo en cuenta que el sector financiero sirve parapermear el sistema global del dinero requerido para su funcionamiento.

4. RECURSOS Y PRODUCCIN

Recursos naturales.

Los recursos naturales son los que se encuentran, como su nombre lo dice, en

la naturaleza y a los cuales se les atribuye un valor. El recurso existe, siemprey cuando se tenga sobre l una demanda; de lo contrario, es decir, si no tienevalor, no se considera recurso. Los recursos naturales se clasifican encontinuos, almacenados y en movimiento. Los continuos son los que seencuentran disponibles en la naturaleza independiente de la actividad del serhumano, pero que ste los puede manipular (energa solar, elica, marina). Losrecursos almacenados son no renovables, por lo menos comparados con laedad del hombre, y dentro de los cuales estn los combustibles fsiles (carbn,petrleo y gas), los minerales metlicos (plata, cobre, oro, hierro) y los

minerales no metlicos (feldespato, arcilla, arena, caliza). Los recursos enmovimiento son los que pueden ser mantenidos o incrementados por el hombre(bosques, animales y suelo). Si el lector analiza lo anterior, puede concluir quela poblacin humana est determinada por los recursos. Adems, se puedenconsiderar otros recursos artificiales como la maquinaria, y el recurso humanocomo la mano de obra.

En la naturaleza existen recursos con un inmenso valor que el hombre noreconoce ni respeta. Ecolgicamente hablando, la naturaleza est formada por

verdaderas redes y cada componente de ella, tiene una funcin. No conocerlao ignorarla puede ser catastrfico. El hombre no debe olvidar que una de lasleyes de la ecologa dice: Todo est relacionado con todo lo dems; de talmodo que cualquier cambio o cualquier modificacin que una actividadantrpica haga sobre un ecosistema, puede causar cambios en muchos otrosecosistemas, con consecuencias desconocidas por el hombre.

La siguiente figura muestra los diferentes tipos de recursos explicados conanterioridad y de los cuales el hombre depende:


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Anlisis general.

Cambios bruscos del clima no son la nica o mayor amenaza. A medida quelos ecologistas estudian las causas de la aparicin de enfermedades, estnencontrando que la actividad humana es una fuerza impulsora significativa.Una actividad antrpica que altere el medio ambiente natural, puede aumentarla movilidad de los microbios patgenos. En los aos 80`s, agricultores del

estado de Portuguesa de Venezuela, despejaron millones de hectreas de

bosques para convertirlos en tierra de cultivo; las fincas atrajeron mucha gente,pero tambin ratas y ratones las cuales infectaron la poblacin con el virus queellas portaban (virus Guanarito) que caus fiebre, parlisis y hemorragiacausando posteriormente la muerte. En 1.999 en Malasia, despus de empezara talar los bosques, encontraron que a medida que los corrales reemplazabanla selva, los murcilagos de la fruta que eran desplazados comenzaron aalojarse en los techos contaminando el agua que los cerdos tomabancontaminndolos con el virus Nipah que posteriormente se propag a losgranjeros causando la inflamacin del cerebro y la muerte a un 40% de los


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infectados

Los casos mencionados permiten resaltar la importancia de los recursosnaturales para el progreso y el desarrollo de la humanidad, pero igual, tambinhay que resaltar el riesgo que representa alterar o modificar esos mismosecosistemas que suministran los recursos naturales. Es muy probable que elSARS (Sndrome Respiratorio Agudo Severo, ms conocida como NeumonaAtpica), sea tambin producto de algn tipo de interaccin con algncomponente, de algn ecosistema.


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Captulo SegundoOperaciones y Procesos Unitarios


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1. INTRODUCCIN

Como se dijo anteriormente, los procesos productivos estn constituidos poretapas dentro de las cuales se encuentran las operaciones unitarias y losprocesos unitarios. Estas operaciones unitarias y procesos unitarios son paralos procesos productivos como los eslabones son para las cadenas. En laoperacin unitaria se realizan transformaciones de carcter fsico (destilacin,filtracin, etc.), mientras que en el proceso unitario se realizan

transformaciones de carcter qumico o bioqumico (fermentacin,hidrogenacin, hidrlisis, combustin, etc.). Sin ningn temor a equivocaciones,comprender cada operacin unitaria y cada proceso unitario es la clave paraanalizar y manejar los procesos productivos de una manera efectiva. El temor amanejar los procesos productivos se disipa cuando se entiende lo que pasa alinterior de cada equipo que compone el proceso; es decir, cuando se tieneclaridad sobre el cmo y el porqu. Muchas de las operaciones unitarias seusan a nivel industrial para separar sustancias que por condiciones de manejoo proceso se han mezclado, lo que implica concentrar o purificar, como es elcaso de la centrifugacin, la destilacin, o el tamizado, por ejemplo. En otros

casos se puede presentar la operacin para integrar y homogeneizar, como sepresenta en la agitacin o en la mezcla.

Los procesos unitarios se usan a nivel industrial para obtener sustancias queno estn en las materias primas, como en la fermentacin con el alcoholobtenido a partir de azcar. Tambin se pueden usar los procesos unitariospara liberar la energa almacenada qumicamente, como en la combustin.Quien disea un proceso tiene la alternativa de poder reemplazar operacionesunitarias dado que pueden cumplir la misma funcin, solo que depende de las

caractersticas fsicas y qumicas de las sustancias que est manejando

Captulo Segundo

Operaciones y ProcesosUnitarios


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(centrifugacin, filtracin y sedimentacin, por ejemplo). En las operaciones deseparacin el ingeniero debe tener claro que siempre hay una corriente que

interesa ms que las otras, dado el objetivo de la operacin; sin embargo,todas las corrientes interesan ya sea como subproducto o como residuocontaminante lo que puede llegar a causar muchos problemas. Los residuoscontaminantes y problemticos y en concordancia con la Produccin MsLimpia, pueden convertirse en una buena oportunidad, como coproductos; porejemplo, las cscaras de huevo y la gallinaza, que anteriormente eran unproblema, hoy se aprovechan como fuente de calcio, la primera, y comomateria prima para producir compost, la segunda.

Teniendo en cuenta que en algunas ocasiones no existe un lmite defi nidoentre operacin unitaria y proceso unitario, y con el fin de tener claridad sobreel principio que gobierna la operacin, los procesos donde se puede utilizarcomo tal y los equipos usados, adems de los problemas que se puedenpresentar en el momento de su operacin, a continuacin se estudiarn lasoperaciones unitarias ms representativas.

2. OPERACIONES UNITARIAS

Absorcin.

Es una operacin unitaria en la cual se pone en contacto una mezcla gaseosacon un lquido, con el fin de retirar uno o ms componentes de la mezclagaseosa hacia el lquido y, as, obtener una solucin de stos en el lquido. Elprincipio de esta operacin de separacin es la solubilidad del gas en el lquido.

Como ejemplo, se tiene la separacin del amoniaco presente en el gasproveniente de un horno de coquizacin; otro ejemplo, es la separacin delalcohol etlico presente en el gas proveniente de los tanques de fermentacin(el CO2 al separarse arrastra alcohol). El agua es, por supuesto, el solvente

ms econmico y el ms abundante (por ahora), aunque se deben tener encuenta las siguientes caractersticas al momento de elegir el solvente:solubilidad gaseosa alta lo que significa menos solvente usado por unidad degas disuelto o separado, volatilidad baja (presin de vapor baja) para evitarfugas o prdidas en la corriente gaseosa, efecto corrosivo bajo para que losequipos sean construidos con materiales comunes y por tanto econmicos,bajo costo, baja viscosidad para una velocidad de absorcin alta, no txico parausar esta operacin en alimentos, no inflamable por seguridad y, qumicamenteestable.


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Generalmente, los contaminantes del aire, an en la fuente, se encuentran enconcentraciones relativamente bajas por los volmenes tan grandes del gas

(aire) que los transporta. Despus de la emisin (expulsin), los gases ypartculas contaminantes experimentan una disolucin posterior, haciendopertinente el control antes de la emisin. Un mtodo para controlar lacontaminacin del aire y que siempre se debe tener en cuenta comoalternativa, es cambiar las condiciones de operacin de la planta o cambiar lasmaterias primas hasta donde se pueda, para eliminar o disminuir lacontaminacin.

Sin embargo, si esto no es posible, una de las formas de controlar los

contaminantes gaseosos presentes en gases es removindolos hacia unacorriente lquida (absorcin), donde se retengan en forma preferencial. Laabsorcin de un gas en un lquido es una operacin estndar de ingenieraqumica que puede ser usada en los procesos industriales como tal, o puedeser usada en los sistemas para descontaminar. El equipo usado para estaoperacin es bsicamente un tanque, generalmente con forma de columna,que facilita el contacto ntimo entre el gas y el lquido. La columna o tanquepuede tener en su interior un relleno o platos perforados como se muestra en elgrfico siguiente:

El relleno usado es un slido que garantiza una superficie de contacto grandeentre el lquido y el gas. Normalmente tienen forma de montura (como una sillapara montar a caballo), forma de anillo o de esfera. El sentido del flujo dentrodel equipo puede ser en contracorriente, como se muestra en la fi gura anterior,

en paralelo o en contracorriente-corrientes paralela como se muestra en la


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figura siguiente.

El tamao del equipo (columna) depurador de gases y su efectividad sonfuncin de parmetros como la superficie de contacto entre el lquido y el gas,la temperatura, el tiempo de contacto y la selectividad que desplaza el gashacia el lquido la cual depende de la naturaleza qumica y de lasconcentraciones. Cuando se quema carbn o cualquier combustible que tengaazufre se va a producir dixido de azufre (SO2), el cual es precursor de la lluviacida ya que se puede llegar a convertir en cido sulfrico, incrementando laacidez del agua; en este caso la industria puede emprender acciones dedescontaminacin usando la absorcin para lo cual se puede usar una solucinalcalina como la del amonaco, donde el SO2 es muy soluble. Es importantetener en cuenta que la solubilidad del gas en el lquido depende de la

concentracin de dicho gas en la corriente gaseosa y en el lquido; y quedisminuye cuando el lquido se acerca al punto de saturacin con el gas.

La seleccin del lquido o solvente a usar en un sistema depurador de gasesmediante la operacin de absorcin debe tener en cuenta las recomen-daciones hechas con anterioridad; sin embargo como punto de referencia sepueden usar las siguientes combinaciones: agua para retirar cido clorhdrico yamonaco, cido sulfrico para retirar amonaco, soluciones de metil y etilamina para retirar cido sulfhdrico, soluciones de sulfito de sodio y pastas


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aguadas de caliza para retirar cido sulfrico, agua para retirar cloro demezclas cloro-aire, hexano para retirar etano, y en general, se puede afirmar

que los solventes de naturaleza qumica similar al soluto a absorber dan unabuena solubilidad. Los gases recolectados en algunos de los ejemplosanteriormente mencionados, con frecuencia se separan de la fase lquidausando calentamiento, directo o indirecto, obtenindose un producto msconcentrado. EL ingeniero se debe preguntar cul es la corriente que interesaen el proceso?, la solucin lquida?, la corriente gaseosa?, las dos?. Estoes relativo, es decir: depende del valor asignado a cada corriente. Sin embargo,desde el punto de vista productivo y ambiental, siempre interesan ambas

corrientes.

Adsorcin.

Es una operacin en la cual se pone en contacto un slido con un fluido (lquidoo gas) con el fin de retener uno o ms componentes del fluido. En estaoperacin se saca partido de la capacidad de ciertos slidos de extraer de unamanera selectiva determinadas sustancias de una solucin lquida o gaseosa,es decir, dando un flujo de materia desde el fluido hacia el slido. El slido sedenomina adsorbente y el soluto a adsorber se denomina adsorbato. Engeneral se puede decir que el material absorbido se disuelve hacia adentro del

material absorbente mientras que el material adsorbido se fija sobre lasuperficie del slido. Como ejemplo se tiene el retirar la humedad del aire,eliminar los olores e impurezas indeseables de los gases industriales,recuperar vapores valiosos, fraccionar mezclas de hidrocarburos gaseosos,extraer la humedad presente en la gasolina, decolorar soluciones de azcar,eliminar el olor y el sabor objetable del agua y blanquear aceites vegetales,entre otros. En muchas ocasiones el amable lector se habr interrogado sobrela presencia de un pedazo de carbn en la nevera: Cul ser el objetivo?

El principio de la separacin depende del tipo de adsorcin que se estrealizando: puede ser adsorcin fsica o adsorcin qumica (quimioadsorcin).La adsorcin fsica es el resultado de las fuerzas de atraccin intermolecularque se presenta entre las molculas de un slido y las molculas de lasustancia adsorbida, mientras que la adsorcin qumica es el resultado de lainteraccin qumica entre el slido y la sustancia adsorbida. La adsorcin fsicaes fcilmente reversible mientras que la fuerza adhesiva es generalmente

mucho ms grande en la adsorcin qumica, siendo difcilmente reversible,pero posible. Existen casos como en la regeneracin de la resinas paraablandamiento o desmineralizacin del agua donde es fcilmente reversible.


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La mayora de los slidos tienen la propiedad de adsorber gases y vapores,pero solo ciertos slidos tienen la capacidad de adsorber cantidades

significativas como para ser tenidos en cuenta a nivel industrial, aqu esimportante su naturaleza qumica y su superficie por unidad de peso (el carbnde lea puede alcanzar 1000.000 m2/kg). Los siguientes son los principales

slidos adsorbentes usados a nivel industrial: tierras de fuller (arcillas naturaleso silicatos que se calientan y secan para que adquieran una estructura porosa),arcillas activadas (tratadas con cidos), bauxita o almina (xidos de aluminio),hueso carbonizado, carbones decolorantes, slica gel (silicato de sodio), resinassintticas, etc. Como equipo para realizar la operacin se puede usar untanque con un falso fondo que soporta el slido, de tal suerte que permita el

contacto ntimo de ste con el fluido (algo parecido a una torre empacada paraabsorcin) y permita una fcil percolacin.

Como el slido se satura, se debe tener en cuenta cul es su capacidad deretencin y la forma como se puede regenerar, si es que resulta mseconmico regenerarlo que volverlo a comprar. Si es adsorcin fsica, el slidose puede regenerar con vapor de agua a alta presin; si es qumica, entoncesse debe usar una sustancia especfica: para resinas que retiran la dureza delagua se usa cloruro de sodio en solucin, mientras que para resinas que retiranminerales se usa un cido y una base en solucin respectivamente, por

ejemplo. A continuacin se muestra la reaccin para la adsorcin qumica y laregeneracin al quitar la dureza del agua, entendiendo por dureza la presenciade sales de calcio y magnesio:

2R-Na + CaSO_._ RCa +_NaSO (Adsorcin) (4.1)

R2-Ca + 2 NaCl _.__ 2R-Na + CaCl2 (Regeneracin) (4.2)

R-Na es el slido que realiza la adsorcin qumica intercambiando el in Na+por el Ca++ y luego, al regenerarse con NaCl, vuelve a su forma inicial R-Na.

Lamentablemente, en muchas industrias no se usa correctamente estaoperacin debido a la ignorancia o al facilismo de las personas encargadasdel proceso. Estas no realizan oportunamente la operacin de regeneracin delslido usado, una vez saturado, distorsionando el concepto de la operacincomo tal, especialmente en el caso del carbn empleado en plantas detratamiento de aguas para caldera. Efectivamente, el carbn se encuentradentro del equipo de adsorcin, pero no est realizando la separacinrespectiva de adsorcin ya que no se regenera una vez se ha saturado. En las


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plantas de tratamiento de agua donde se adiciona cloro al inicio del mismo parafacilitar la clarificacin, el carbn de los filtros puede almacenar materia

orgnica que con el cloro puede reaccionar y formar compuestosorganoclorados peligrosos.

El siguiente esquema muestra la forma como se dispone la operacin deadsorcin en los sistemas de tratamiento de agua a nivel industrial. Es un

sistema que opera en serie primero con un filtro de arena, seguido del equipode adsorcin fsica con carbn y por ltimo, la adsorcin qumica reversiblemediante intercambio inico. El primero retira material suspendido y los otrosdos, retiran sustancias disueltas que posteriormente, cuando los equipos sesaturan, son retiradas mediante un proceso de regeneracin.

Desde el punto de vista ambiental, esta operacin puede ser usada pararetener olores objetables al medio, igualmente para retener sustancias txicas.Sin embargo, se debe pensar que una vez el slido ha retenido la sustanciaobjetable, ste se convierte en un problema puesto que lo que realmente se

hizo fue trasvasar la sustancia contaminante del fluido al slido. Ahora lapregunta es Qu se hace con el slido? Dnde se dispone para que nocause problemas? Es importante tener en cuenta que, en esta operacin, sepuede generar una cantidad significativa de residuos. Lo ideal es pensar enrealizar un tratamiento a estos slidos, para usarlos de nuevo en el mismoproceso o en otro. Sin embargo, en la mayora de los casos, es ms econmicocomprar un nuevo slido adsorbente que reprocesar los ya usados. Porejemplo, la tierra decolorante que se usa en el blanqueo de aceites, se botauna vez es recuperada en los filtros.


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Una de las aplicaciones ms importantes de la adsorcin en ingenieraambiental, ha sido la remocin de materia orgnica de las aguas naturales y

residuales, Existe diferencia? Algunos ejemplos incluyen la eliminacin demateria orgnica que produce sabor y olor objetable, y trazas de contaminantesinorgnicos como los trihalometanos, pesticidas y compuestos orgnicosclorados del agua potable, eliminacin de los contaminantes orgnicosexcedentes de las salidas de aguas residuales tratadas, tratamiento defiltracin de aguas residuales industriales y de desechos peligrosos.

En estos casos el carbn activado, granulado o en polvo, puede ser mezcladocon el agua y removido con los materiales adsorbidos, por sedimentacin y

filtracin. Cuando se tienen que eliminar grandes cantidades de materialorgnico, se puede dar un uso ms eficiente del carbn activado y obtener unacalidad ms alta del agua, pasando sta a travs de un filtro con lecho decarbn de gran profundidad. El desarrollo de carbones activados especialesque pueden ser regenerados eficientemente ha mejorado de maneraconsiderable la economa del proceso.

A partir del ao 1949 y como consecuencia de diversos accidentes industrialesasociados con la fabricacin de fenoles clorados, las Dioxinas y los Furanoshan despertado un marcado inters en la sociedad debido a su potencial txico,

lo que actualmente se refleja en la incorporacin de unos lmites ms estrictosen la normatividad ambiental a nivel mundial. Se conoce como dioxinas yfuranos a una familia de compuestos aromticos clorados tricclicos conpropiedades qumicas similares; que se diferencian porque los furanos tienenun tomo de oxgeno mientras que las dioxinas tienen dos.

Una de las implicaciones ambientales de la incineracin de residuos slidosurbanos, mal llamados basuras, puede ser la formacin de estas dos

sustancias; se forman, en general, en aquellas zonas de la instalacin deincineracin en las cuales la temperatura no es excesivamente alta, con rangosdel orden de 250 a 450 0C. De acuerdo con esto, pueden formarse en elsistema de evacuacin de los gases, incluso en el penacho resultante de laemisin de los humos, si las condiciones de temperatura, tiempo depermanencia y cantidad de oxgeno son las adecuadas.

El calentamiento del aire en presencia de cualquier compuesto orgnico oinorgnico que contenga en su molcula tomos de cloro, hidrgeno y carbono,conduce a la formacin de dioxinas: la combustin de plsticos que contienencloro como el PVC, la combustin incompleta de la lignina procedente de los


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residuos de la madera o la reaccin entre compuestos fenlicos y el cidoclorhdrico.

La adsorcin con carbn activo en incineradoras se usan como mtodo deeliminacin de compuestos orgnicos; as se puede reducir considerablementela concentracin de dioxinas y furanos; cuando el slido adsorbente se saturade gas adsorbido y su efectividad no alcanza los niveles requeridos, se procedea su regeneracin o sustitucin.

Existen cigarrillos que tienen filtros con carbn activo para capturar sustanciasnocivas presentes en el humo; tambin hay mscaras industriales paraadsorber del aire respirado por el trabajador. Cuidado: se puede presentar uncaso de trasvase de la contaminacin Qu se debe hacer con el filtro saturadode contaminante? Se desecha el cartucho de la mscara y se instala unonuevo?

Agitacin.

Aunque se confunden fcilmente, agitacin y mezcla no son sinnimas. Laagitacin se refiere al movimiento inducido de un material homogneo que seencuentra dentro de algn recipiente; la mezcla es la distribucin al azar de dosfases inicialmente separadas logrando que ambas fases se distribuyan yencuentren finalmente la homogeneizacin. Se puede agitar un tanque conagua, pero un tanque con agua al que se le agrega azcar pulverizadainicialmente se mezcla y, una vez homogeneizado, se agita. A nivel industriales frecuente realizar operaciones de mezclado del tipo lquido - lquido, lquido -gas o lquido - slido buscando varios fines. Por ejemplo, poner en suspensinpartculas slidas, agitar lquidos miscibles, dispersar un gas en el seno de unlquido para hacer homognea su concentracin, dispersar un lquido en otrono miscible con l para formar una emulsin, favorecer la transferencia de calordesde un serpentn o para favorecer la realizacin de una reaccin qumica o

bioqumica al facilitar el encuentro de las sustancias que van a reaccionar yevitar los puntos muertos dentro del recipiente.

Se tienen diferentes ejemplos, a nivel de procesos industriales, donde esimportante la operacin de mezcla o agitacin. En la fermentacin donde esprioridad que el sustrato o alimento del microorganismo est presente en todala solucin; tambin es importante como operacin anterior a la centrifugacindonde es clave que exista una concentracin homognea para evitar cambiosbruscos que pueden llegar a desbalancear la centrfuga y que puede causardaos significativos en su funcionamiento mecnico (en la centrifugacin de la


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miel de purga, por ejemplo). En la elaboracin de aguardiente (metanol, agua,esencias y azcar) donde la calidad del producto depende del grado de mezcla

y posterior agitacin que se presente; en el tratamiento de aguas residuales porel mtodo de lodos activos para que no existan puntos muertos en oxgeno ysus-trato lo que conlleva a la muerte de los microorganismos encargados derealizar la degradacin del contaminante.

Tambin en la elaboracin de jarabes donde se requiere una buena agitacin ymezcla para la formaciones de emulsiones; en la transferencia de calor porconveccin forzada para mayor velocidad de transferencia. Estos son, entreotros, algunos de los muchos ejemplos presentes a nivel industrial. El ejemplo

ms sencillo en nuestra casa es cuando se agrega azcar a la jarra del jugopara obtener un sabor homogneo se agita lo suficiente.

Los equipos comnmente usados en la industria para realizar esta operacin,son tanques cilndricos con el eje vertical o inclinado, cuyas dimensiones y

proporciones varan de acuerdo con el problema a resolver. El fondo del tanqueno es plano sino que es redondeado para que no se presenten bordes rectoscon lo que se evitan los puntos muertos (sitios del tanque donde el fluido no semueve y por lo tanto no se reemplaza ni se mezcla). En los tanques agitadoses comn que se presenten vrtices; stos son remolinos que desplazan ellquido hacia la superficie del tanque y pueden causar derrames de la sustanciaque se est agitando.

Para entender qu es un vrtice y los problemas que causa, se debe observar


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el remolino que se forma al usar la licuadora y los regueros que muchas vecesse presentan, obligando a disminuir la cantidad de lquido dentro del vaso,

disminuyendo su capacidad. Para evitar este fenmeno se usan placasdeflectoras que desvan el flujo como se muestra en la Figura 4.4.

La clase de flujo o corriente que se produce en un tanque depende de variosaspectos: rodete del agitador, tipo de fluido, tamao del tanque, placasdeflectoras y agitador. La velocidad del fluido dentro del tanque tiene trescomponentes que determinan el tipo de flujo global: componente radial(perpendicular al eje del rodete), longitudinal (paralela al eje del rodete) ytangencial o de rotacin (tangencial a la trayectoria circular marcada por el

rodete). La siguiente fi gura muestra los tipos de flujos en tanques agitados:

En la industria se pueden presentar diferentes requerimientos de agitacin quedependen del tipo de sustancia y sus caractersticas fsico - qumicas. Se

puede presentar, adems, el caso de un tanque con un eje vertical y variosagitadores colocados a diferentes distancias.

Otro estado de agregacin de los materiales mezclados o agitados, usados anivel industrial, es el de los slidos. Como ejemplo estn las harinas usadas enproductos alimenticios (pan, pastas), o las harinas de caliza, mineral de hierro yarcilla para la produccin de cemento mediante el proceso va seca. Aqu lahomogeneidad es de vital importancia para mantener condiciones de calidad enel producto final, porque favorece la ocurrencia de las reacciones qumicaspertinentes. La calidad del producto final en un proceso productivo viene

determinada por el buen desarrollo de las operaciones y los procesos unitarios


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que componen el proceso total. Un mal manejo de la operacin de agitacin omezcla puede ocasionar, por ejemplo, reacciones qumicas incompletas

afectando el rendimiento, la calidad o la productividad. Tambin puede generarpuntos muertos causados por la no agitacin tanto en un proceso fsico comoen un proceso biolgico lo que implica focos de contaminacin. La deficientetransferencia de calor ocasionada por una mala agitacin, puede tener comoconsecuencia en el proceso una baja velocidad de transferencia de calor.Finalmente, la falta de uniformidad en la concentracin de una solucin puedeafectar desde la calidad del producto hasta el funcionamiento mecnico de losequipos. La siguiente figura muestra una mezcladora abierta de cinta y detornillo de giro usados para la mezcla de slidos, en las cuales la energa

mecnica se aplica directamente a la masa de material mediante partesmviles. Estas mquinas pueden mezclar varias toneladas de material por horay se pueden disponer en sistemas continuos o por baches.

Cuando se aborda el problema de la contaminacin, lo que queda claro es que

el mayor inconveniente es que no hay disolucin a gran escala y la sustanciaproblema o contaminante, se est concentrando o disolviendo en pequeascantidades de solvente (aire o agua); adems, se puede afirmar que a vecesfalta un buen proceso de mezcla. El fenmeno llamado inversin trmica tienecomo consecuencia que no permite la dispersin amplia de los contaminantes;es decir, no permite una mezcla en una zona ms amplia de la atmsfera. Laciudad de Santiago de Chile presenta, con mucha frecuencia, problemas decontaminacin de aire por la descarga de chimeneas y de los costos de losautos en una atmsfera limitada y con poca agitacin y mezcla para poder


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dispersar y diluir estas sustancias.

La ciudad de Bogot podra presentar el mismo problema; sin embargo, ladiferencia entre estas dos ciudades es que la capital de Colombia tiene unventilador natural entre los cerros de Monserrate y Guadalupe que dispersa losgases contaminantes emitidos por la industria y el parque automotor.

Cuando se realiza una descarga de aguas residuales con una altaconcentracin de materia orgnica, el hecho de no realizar una adecuadamezcla y dispersin del contaminante, produce el consumo acelerado, puntualo localizado, del oxgeno disuelto en el agua ocasionando un agotamientoinstantneo. Esto implica un dao ambiental mayor que cuando elcontaminante se mezcla y dispersa, ya que produce una baja concentracin porla alta velocidad de reaccin; esta situacin est relacionada con la capacidadde autodepuracin que pueden presentar los ecosistemas, especficamente losros, para este caso. Un ro puede acusar un impacto ambiental negativo menoro amortiguado si se descarga cierta cantidad de agua residual con materiaorgnica biodegradable, a travs de un trayecto determinado, cuando secompara con una descarga de la misma cantidad de agua con la mismacantidad de materia orgnica de una manera instantnea en un solo punto: escuestin de mezclar el mismo solvente en mayor cantidad de medio

dispersante.

Briquetizado o Aglomerado.

Muchas veces, las materias primas usadas en un proceso productivo tienen untamao pequeo; esto debido a la forma como ellas se obtienen, o,simplemente, porque as se requieren. Un ejemplo tpico de esta situacin es laharina o salvado de arroz, que se obtiene en forma impalpable en el proceso demolienda del paddy; es decir, el tamao es inherente al proceso. Como nosiempre el uso posterior requiere un tamao pequeo, en ciertas actividades es

necesario emplear operaciones de agregacin para aumentar el tamao; estopor requerimientos de proceso. Briquetizacin, aglomerado o pelletizado, es laoperacin que se encarga de aumentar el tamao del material impalpable conel fin de entregar la forma deseada por requerimientos de proceso o deconsumo final. La presentacin final normalmente es esfrica, cilndrica, enhojuela o de forma irregular; el briquetizado aumenta la densidad, lo que facilitael sistema de almacenamiento y transporte, a la vez que incide favorablementeen los costos.


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Ejemplos tpicos del uso de la aglomeracin o briquetizado se presentan en lafabricacin de concentrado para peces, pollos, cerdos y aves, lo que facilita suconsumo, a la vez que disminuye las prdidas en el momento de sersuministrado. Esta operacin tambin se usa en la produccin de alimentos ydrogas para el hombre, as como en la adecuacin industrial de la harinaproducto del pulimento del arroz. Para realizar la lixiviacin en material slidode presentacin impalpable o harina en la mayora de los casos es necesario

aumentar su tamao mediante un proceso de briquetizado, lo que permite tenermayor control sobre las condiciones de operacin y, por lo tanto, sobre elproceso.

Generalmente, la aglomeracin se realiza por compactacin, lo que se entiendecomo la compresin del material impalpable entre superficies para llenar unespacio o molde (cubos de azcar, cubos de caldo de gallina, jabn, ciertosmedicamentos en pastas, etc.). Sin embargo, se pueden dar otras formas comola extrusin (forzar a travs de un orificio con el cual se le da la forma alaglomerado, como el concentrado para aves a travs de una matriz), elgranulado (como el caso del caf granulado en una corriente de aire y que seobtiene a partir de material impalpable). Finalmente, la induccin (unin dematerial a partir de una semilla como la formacin de granos de azcar).

El control de la humedad del material por aglomerar es muy importante para eldesarrollo de esta operacin. A propsito, a raz de la escasez de agua en loscentros urbanos, es muy importante que en las empresas donde se fabrique elgranulado bajo el principio de concentracin de soluciones, se piense en laforma de hacer reconversin industrial para recuperar la cantidad de agua que


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se retira, ya que las cifras son considerables y, por lo general, sta se disipa almedio ambiente. Como punto de referencia para el caf granulado, el

porcentaje de agua con que se obtiene la solucin de slidos solubles es del85%, pasando al 60% antes de entrar a la operacin de aglomeracin porgranulado. Al salir de esta operacin el porcentaje de agua es del 1,5%, esdecir, que en dicha operacin se remueve un 38,5% de agua que ser enviadaal medio ambiente. Si la empresa produce 50 ton/da de granulado final conuna humedad de 1,5%, entonces estar botando al medio ambiente la no

despreciable suma de 73,12 ton/da de agua, lo que equivale a 73.120litros/da. Segn la Organizacin Mundial de la Salud (OMS), una personapuede vivir con 200 litros de agua/da; esto equivale a decir que con el agua

que se pierde en la produccin de tan solo 50 ton de granulado, pueden vivir365 personas; es decir, se puede abastecer una urbanizacin de 75 casas.

4.1.5. Centrifugacin.

Operacin unitaria por medio de la cual se separan lquidos inmiscibles, slidosno disueltos (en suspensin) en lquidos o slidos dispersos en gases, usandola accin de la fuerza centrfuga. Variadas mezclas de materiales se puedenseparar a causa de la diferencia de densidad de sus componentes (lo cual

puede representar diferencia en la velocidad de sedimentacin). En recipientescomunes de sedimentacin se usa la fuerza de gravedad, pero sta es limitada;si se quiere acelerar el proceso de separacin, se puede usar una fuerza mayora la gravedad que es la fuerza centrfuga.

Los equipos usados en centrifugacin pueden alcanzar valores cientos deveces superiores a la fuerza de la gravedad de la tierra y con tamaosrelativamente pequeos; sin embargo, estos equipos no son muy indicadospara separar mezclas con concentraciones muy altas de slidos. Existencentrfugas para trabajar por baches, de manera continua y de manerasemicontinua; esto depende del tipo de material que van a separar y de suconcentracin. Ejemplos de uso de la centrifugacin en la industria, es laclarificacin de mieles en los procesos de fermentacin de las industriaslicoreras, la separacin de la levadura presente en la cerveza luego de lafermentacin, la separacin de la levadura luego de la fermentacin del jugo decaa, el descremado de la leche, la separacin de los cidos grasos, el jabn yla lecitina de los aceites vegetales, la separacin de los cristales de azcar dela meladura concentrada, etc. Sin embargo, es importante que en el manejo dela operacin de centrifugacin se tenga muy en cuenta la eficiencia de la

separacin; ya que generalmente, una de las dos corrientes tiene ms valor


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econmico que la otra. Si se est clarificando miel de purga, la solucin deazcar tiene ms valor econmico que la tierra, el bagacillo y otros slidos

suspendidos presentes, que sin embargo, tambin tienen valor. En la Figura4.8, se muestran algunos equipos usados en la industria para operaciones deseparacin por centrifugacin.

Como es conocido, la separacin no tiene una eficiencia del ciento por ciento;por lo tanto, siempre es recomendable estar realizando anlisis de composicin

a las corrientes que salen de la centrfuga para realizar los ajustes respectivos.As como qued claro que las centrfugas tienen ventajas, es importante aclararque consumen mucha potencia y son muy costosas. El cicln no consumeenerga debido a que el principio de separacin est fundamentado en laentrada tangencial de la corriente a separar. Cuando la corriente a separartiene una alta concentracin de slidos se acostumbra realizar una separacinpreliminar mediante una operacin sustituta como es la filtracin, o lasedimentacin, si es posible; se pretende aliviar la carga, disminuyendo la


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concentracin.

Adems, es importante que se garantice que a la centrfuga entra un caudal yuna concentracin de slidos suspendidos constante, para no producir cambiosbruscos que ocasionen trastornos mecnicos en la centrfuga (choques deoperacin).

Las centrfugas de platos pueden almacenar los slidos separados de la sus-pensin y descargarlos, cada cierto tiempo, de un manera intermitente, dondeel intervalo de tiempo entre descarga y descarga depende de la capacidad dealmacenamiento de la centrfuga, del caudal alimentado y de la concentracin

de slidos en la corriente de alimentacin. Pero las centrfugas de platostambin pueden realizar la descarga de los slidos de una manera continua,igual a como lo hace la centrfuga tubular.

Para algunas separaciones de sistemas lquido lquido, es muy eficaz lacentrfuga de platos. Las centrfugas tubulares y de platos se emplean conpreferencia para extraer porcentajes pequeos de slidos contenidos enaceites vegetales, leches, mieles o bebidas. Un filtro tendra problemas pararealizar separaciones de slidos g

mÓdulo 4 residuos sÓlidos

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